脂肪酸甲酯乙氧基化物的應(yīng)用性能研究

陳錦強(qiáng)，曾嘉虹，陳海平，吳鷹花

（中山欖菊日化實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528400）

脂肪酸甲酯乙氧基化物的應(yīng)用性能研究

陳錦強(qiáng)，曾嘉虹，陳海平，吳鷹花

（中山欖菊日化實(shí)業(yè)有限公司，廣東 中山 528400）

對(duì)脂肪酸甲酯乙氧基化物的各種應(yīng)用性能（包括去污性能、泡沫性能、潤(rùn)濕性能、凝膠化濃度以及在洗衣粉和液體洗滌劑中的配伍性）進(jìn)行了測(cè)試。針對(duì)這些性能測(cè)試結(jié)果，對(duì)脂肪酸甲酯乙氧基化物應(yīng)用于洗衣粉和液體洗滌劑中的可行性進(jìn)行了研究。

脂肪酸甲酯乙氧基化物；乙氧基化物；非離子表面活性劑；應(yīng)用性能

脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）是一種雙封端的酯-醚型非離子表面活性劑。由于其原料來自于脂肪酸甲酯，工藝路線短，性能優(yōu)良，自上世紀(jì)90年代開始，F(xiàn)MEE引起了全球科研工作者們的注意。國(guó)外幾家主要的石油化工企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并得到了廣泛應(yīng)用[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)也有幾家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了FMEE的規(guī)?；a(chǎn)。

洗滌劑用FMEE一般以中碳鏈的椰子油或棕櫚仁油為原料[2]，它有助于降低生產(chǎn)成本，獲得比AEO更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。此外，F(xiàn)MEE的皮膚刺激性比AEO小，與APG和氨基酸類表面活性劑相當(dāng)或略低，而且易生物降解，對(duì)魚類的毒性比AEO要小得多[3]。

本文將對(duì)脂肪酸甲酯乙氧基化物與脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、異構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯醚（XP-80）的主要應(yīng)用性能進(jìn)行對(duì)比研究。

1. 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與實(shí)驗(yàn)儀器

表面活性劑：FMEE，99%，R為C16，EO數(shù)為8，天津市浩元精細(xì)化工有限公司；AEO-9，99%，R為C12～16，EO數(shù)為9，陶氏化學(xué)；XP-80，99%，R為C10，EO數(shù)為8，揚(yáng)子石化-巴斯夫有限責(zé)任公司；十二烷基苯磺酸，96%，廈門金桐合成洗滌劑有限公司；AES，70%，浙江贊宇科技股份有限公司；AOS，35%，浙江贊宇科技股份有限公司。

標(biāo)準(zhǔn)污布：碳黑污布（JB-01），蛋白污布（JB-02），皮脂污布（JB-03），中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院。

基粉為不含非離子表面活性劑、酶和香精的某品牌洗衣粉。

實(shí)驗(yàn)儀器：RHLQ-III立式去污試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院；WSD-3U型白度儀，北京康光儀器有限公司；2151型羅氏泡沫儀，上海隆拓儀器設(shè)備有限公司；雷磁JB-2型恒溫磁力攪拌器，上海雷磁新涇儀器有限公司。

1.2 性能測(cè)定

1.2.1 去污試驗(yàn)

表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%（以100%活性物計(jì)），用250ppm的硬水配成溶液，按GB/T 13174-2008《衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測(cè)定》測(cè)定去污力。

1.2.2 泡沫試驗(yàn)

表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%（以100%活性物計(jì)），用150ppm的硬水配成溶液，按GB/T 7462-1994《表面活性劑 發(fā)泡力的測(cè)定 改進(jìn)Ross-Miles法》在40℃記錄即時(shí)、5min后和10min后的泡沫高度。

1.2.3 潤(rùn)濕試驗(yàn)

采用帆布沉降法。在燒杯中放入1000mL待測(cè)物水溶液，將帆布片輕輕放在待測(cè)物水溶液的表面，用秒表記錄帆布片從接觸液面到掉入燒杯底部的時(shí)間。該時(shí)間越短，則試樣的潤(rùn)濕性能越好。

1.2.4 凝膠化試驗(yàn)

稱取待測(cè)試樣10g于50mL燒杯中，一邊攪拌一邊添加去離子水。記下形成凝膠時(shí)所加去離子水的質(zhì)量，算出試樣的凝膠化濃度范圍。

1.2.5 凝固試驗(yàn)

取適量非離子表面活性劑，采用冰水浴或者冰鹽浴降溫，直到試樣凝固。記下試樣凝固時(shí)的溫度。

1.2.6 在洗衣粉中的配伍試驗(yàn)

將FMEE、AEO-9以及XP-80分別按照1%、1.5%、2%的活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)后配至基粉，所得9個(gè)試樣見表1。

用150ppm的硬水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的試樣溶液，按GB/T 7462-1994在40℃記錄當(dāng)時(shí)、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008測(cè)試它們的去污力，將各試樣置于45℃中密封保存，分別在一個(gè)月后和兩個(gè)月后測(cè)試去污力，觀察其去污性能的穩(wěn)定性。

1.2.7 在液體洗滌劑中的配伍試驗(yàn)

將非離子表面活性劑FMEE、AEO-9、XP-80與陰離子表面活性劑LAS、AOS、AES分別按4∶11復(fù)配于去離子水中（活性物含量按100%計(jì)），所得試樣見表2。

用150ppm的硬水配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%試樣溶液，按GB/T 7462-1994在40℃記錄當(dāng)時(shí)、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008測(cè)試它們的去污力，將各試樣置于45℃中密封保存，分別在一個(gè)月后和兩個(gè)月后測(cè)試去污力，觀察其去污性能的穩(wěn)定性。

2. 結(jié)果與討論

2.1 去污性能

經(jīng)測(cè)定，F(xiàn)MEE等非離子表面活性劑在國(guó)標(biāo)污布上的去污力見表3。

由表3可以看出，三種非離子表面活性劑的去污性能接近。其中，XP-80在碳黑污布上的去污力較好，而FMEE在蛋白污布和皮脂污布上的去污力較好。

2.2 泡沫性能

在40℃時(shí)，分別測(cè)定了FMEE、AEO-9、XP-80在150ppm硬水中的泡沫性能，結(jié)果如表4和圖1所示。

與AEO-9相比，F(xiàn)MEE和XP-80的發(fā)泡性能較差，而穩(wěn)泡性能均顯著低于AEO-9，屬于低泡沫表面活性劑。其中，F(xiàn)MEE的起泡高度也比XP-80稍低。

表1 后配FMEE等非離子表面活性劑的基粉

表2 FMEE等非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑復(fù)配的液體洗滌劑

2.3 潤(rùn)濕性能

分別用去離子水配制質(zhì)量濃度為1%的非離子表面活性劑溶液和用250ppm硬水配制質(zhì)量濃度為0.5%的非離子表面活性劑溶液，在30℃時(shí)的潤(rùn)濕性能見表5和表6。

由表5和表6可以看出，具有支鏈結(jié)構(gòu)的XP-80的潤(rùn)濕性能最好，且顯著優(yōu)于其他試樣。與AEO-9相比，F(xiàn)MEE的潤(rùn)濕性能則明顯高于AEO-9。

2.4 凝膠化濃度

在2 5℃時(shí)，分別往F M E E、AEO-9和XP-80三種非離子表面活性劑中加入去離子水，結(jié)果見表7。

由表7可以看出，F(xiàn)MEE、XP-80和去離子水在任意濃度下均不會(huì)形成凝膠，而AEO-9在去離子水溶液中的濃度達(dá)到38 %至72%時(shí)會(huì)形成凝膠。

由于FMEE的結(jié)構(gòu)中末端不含羥基，在水溶液中不易與水分子形成氫鍵，因此在水中的溶解速度比較快。而且，根據(jù)相圖研究，F(xiàn)MEE的凝膠相區(qū)與AEO-9相比要小得多，因而在配制成液體產(chǎn)品的過程中，出現(xiàn)凝膠的可能性較小，更易于配成液體產(chǎn)品[1]。而AEO-9的末端為羥基，可與溶液間借助氫鍵形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，黏度較大，易形成凝膠。

表3 FMEE等非離子表面活性劑的去污性能測(cè)試結(jié)果

表4 三種非離子表面活性劑的泡沫性能測(cè)試結(jié)果

圖1 FMEE等非離子表面活性劑的泡沫變化趨勢(shì)

表5 FMEE等的1%去離子水溶液的潤(rùn)濕性能測(cè)試結(jié)果

表6 FMEE等的0.5%、250ppm硬水溶液的潤(rùn)濕性能測(cè)試結(jié)果

表7 三種非離子表面活性劑的凝膠化濃度

表8 三種非離子表面活性劑的凝固點(diǎn)

2.5 凝固點(diǎn)

FMEE、AEO-9和XP-80三種非離子表面活性劑的凝固點(diǎn)見表8。

由表8可以看出，F(xiàn)MEE的凝固點(diǎn)最低，達(dá)到-1℃，而AEO-9在16℃就會(huì)凝固，XP-80的凝固點(diǎn)也高達(dá)8℃。因此，與AEO-9和XP-80相比，F(xiàn)MEE在低溫環(huán)境下仍能保持較好的流動(dòng)性。

2.6 在洗衣粉中的配伍性能

2.6.1 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在洗衣粉中的去污性能

將FMEE、AEO-9以及XP-80分別按照1%、1.5%、2%的活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)后配至基粉中，各洗衣粉試樣在國(guó)標(biāo)污布上的去污性能測(cè)定結(jié)果見表9。

由表9可以看出，各試樣在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差異較小，而粉4#、粉5#和粉6#在皮脂污布上的去污力明顯高于其他試樣。FMEE后配至基粉中的去污性能與AEO-9、XP-80基本相同。

由表9同時(shí)可知，后配各非離子表面活性劑為1.5%時(shí)，洗衣粉試樣的去污性能最佳。

2.6.2 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在洗衣粉中的泡沫性能

后配了非離子表面活性劑的洗衣粉的泡沫性能見表10。

由表10可以看出，后配相同含量的非離子表面活性劑下，后配FMEE的基粉的發(fā)泡性能稍高于后配XP-80的基粉，且明顯高于后配AEO-9的基粉，而各洗衣粉試樣的穩(wěn)泡性都很好。

由表10同時(shí)可知，后配非離子表面活性劑為1%時(shí)，洗衣粉試樣的起泡高度最高。

2.6.3 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在洗衣粉中的穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)測(cè)試了后配非離子表面活性劑的洗衣粉在密封、45℃的條件下的去污性能變化，結(jié)果見表11～13。

由表11、表12和表13可以看出，分別后配了FMEE、AEO-9和XP-80的洗衣粉，在密封、45℃的條件下，各試樣對(duì)碳黑污布的去污力沒有明顯影響，而對(duì)蛋白污布和皮脂污布的去污力稍有降低。

表9 FMEE等復(fù)配在洗衣粉中的去污性能測(cè)試結(jié)果

表10 FMEE等復(fù)配在洗衣粉中的泡沫性能測(cè)試結(jié)果

表11 FMEE等復(fù)配在洗衣粉中在碳黑污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

表12 FMEE等復(fù)配在洗衣粉中在蛋白污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

2.7 在液體洗滌劑中的配伍性能

2.7.1 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在液體洗滌劑中的去污性能

將FMEE、AEO-9、XP-80與LAS、AOS、AES分別按4∶11復(fù)配于去離子水中（活性物含量按100%計(jì)），所得各液體洗滌劑試樣在國(guó)標(biāo)污布上的去污性能見表14。

由表14可以看出，各試樣在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差異較小，各非離子與AES復(fù)配時(shí)在皮脂污布上的去污力明顯較好。FMEE分別和三種陰離子復(fù)配后的綜合去污性能與AEO-9基本相同，明顯好于XP-80。

2.7.2 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在液體洗滌劑中的泡沫性能

各非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)配溶液的泡沫性能見表15。

由表15可以看出，在含相同的非離子表面活性劑的液洗的發(fā)泡力中，含AES的試樣均明顯高于含AOS的試樣，且含AOS的試樣均顯著高于含LAS的試樣。

LAS與XP-80復(fù)配的發(fā)泡力最高，顯著高于AEO-9，AEO-9則明顯高于FMEE。AOS與XP-80復(fù)配的發(fā)泡力最高，高于AEO-9，AEO-9高于FMEE。AES與XP-80復(fù)配的發(fā)泡力最高，明顯高于AEO-9、FMEE。

由表15同時(shí)可知，各試樣的穩(wěn)泡性都很好。

2.7.3 FMEE等非離子表面活性劑復(fù)配在液體洗滌劑中的穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)測(cè)試了后配非離子表面活性劑的洗衣粉在密封、45℃條件下的去污性能變化情況，測(cè)試結(jié)果見表16、表17和表18。

由表16～表18可以看出，液體洗滌劑在密封、45℃的條件下，含LAS的復(fù)配溶液對(duì)蛋白污布和皮脂污布的去污力均明顯降低，含AOS的復(fù)配溶液對(duì)蛋白污布的去污力均明顯降低，其他試樣則沒有明顯的影響。

表13 FMEE等復(fù)配在洗衣粉中在皮脂污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

表14 FMEE等復(fù)配在液體洗滌劑中的去污性能測(cè)試結(jié)果

表15 FMEE等復(fù)配在液體洗滌劑中的泡沫性能測(cè)試結(jié)果

表16 FMEE等復(fù)配在液體洗滌劑中在碳黑污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

表17 FMEE等復(fù)配在液體洗滌劑中在蛋白污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

表18 FMEE等復(fù)配在液體洗滌劑中在皮脂污布上的去污穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

3. 結(jié)論

對(duì)FMEE進(jìn)行的應(yīng)用性能研究表明，與傳統(tǒng)的AEO-9相比，F(xiàn)MEE的去污性能、潤(rùn)濕性能更好，且配伍性能與AEO-9相當(dāng)，發(fā)泡較低且消泡快，低溫流動(dòng)性好、沒有凝膠點(diǎn)，利于工業(yè)生產(chǎn)。因此，F(xiàn)MEE是AEO-9的最佳替代品，對(duì)于配制含有多量非離子表面活性劑的水基洗滌劑濃縮物特別有利。FMEE的這些優(yōu)點(diǎn)符合國(guó)際表面活性劑的低泡高效的發(fā)展趨勢(shì)，在洗滌劑行業(yè)具有良好的應(yīng)用前景[4]。

[1] 石振民, 李軍正. 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[C]. 2007（第六屆）中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研討會(huì)論文集, 2007: 139-142.

[2] 王澤云, 陳海蘭. 我國(guó)洗滌用綠色表面活性劑最新進(jìn)展[J]. 日用化學(xué)品科學(xué), 2011, 34(7): 21-22.

[3] 羅毅, 孫永強(qiáng), 田春花, 等. 脂肪酸甲酯乙氧基化物的物化性能研究[J]. 日用化學(xué)工業(yè), 2001, 5: 5-7.

[4] Pennell K D, Abriola L M, Weber W J. Surfactant enhanced solubilization of residual dodecane in soil columns: Experiment investigation[J]. Environ Sci Technol, 1993, 27: 2332.